为ARM编写的原生android代码如何在x86上运行？

Question

摩托罗拉刚刚发布了基于x86的Android手机.关于为ARM编写的本机应用程序/库(例如netflix)如何在这款手机上运行,​​我有点困惑.

如果有人能解释,我将不胜感激.

Answer 1

是的,ARM本机代码使用名为Houdini的仿真功能在Intel x86上运行

这个库的作用是动态读取ARM指令并将它们转换为等效的x86指令.这就是为什么许多应用程序可以在x86上运行而不必实际构建等效库的原因.

Answer 2

实际上你可以为不同的架构包含不同的本机代码,不确定Netflix是如何运行的,但是如果你打开apk就可以看到/lib/armeabi-v7a/,所以我假设可以有类似的文件夹/lib/x86/

编辑:我刚检查了亚马逊购物应用程序,它有arm和x86的本机代码.所以也许这就是netflix如何做到的.

Answer 3

Android Studio 3模拟器使用QEMU作为后端

https://zh.wikipedia.org/wiki/QEMU

QEMU可以说是领先的开源交叉拱形模拟器。它是GPL软件，除了x86和ARM外，还支持许多其他的arch。

然后，Android只会在QEMU之上添加一些UI魔术，并可能添加一些补丁，但是核心肯定在QEMU上游。

QEMU使用一种称为二进制翻译的技术来实现合理的快速仿真：https : //en.wikipedia.org/wiki/Binary_translation

二进制转换基本上将ARM指令转换为等效的x86指令。

因此，要了解详细信息，最好的方法是：

• 阅读QEMU源代码：https : //github.com/qemu/qemu
• 通常学习二进制翻译，可能会编写自己的玩具实现

理论

• CPU是“ 图灵完成 ”（不超过内存限制）
• CPU具有简单的确定性行为，可以使用有限内存的图灵机进行模拟

因此，很明显，只要有足够的内存，任何CPU都可以模拟任何CPU。

困难的问题是如何快速地做到这一点。

练习：QEMU用户模式模拟

QEMU具有用户态模式，只要您的客户机和主机是同一操作系统，就可以非常轻松地在x86机器上使用用户态ARM代码来查看正在发生的情况。

在这种模式下，发生的事情是二进制翻译会处理基本指令，而系统调用只会转发到主机系统调用。

例如，对于具有Linux独立式（无glibc）的Linux上的Linux的问候世界：

电源

.text
.global _start
_start:
asm_main_after_prologue:
    /* write */
    mov x0, 1
    adr x1, msg
    ldr x2, =len
    mov x8, 64
    svc 0

    /* exit */
    mov x0, 0
    mov x8, 93
    svc 0
msg:
    .ascii "hello syscall v8\n"
len = . - msg

GitHub上游。

然后组装并运行为：

sudo apt-get install qemu-user gcc-aarch64-linux-gnu
aarch64-linux-gnu-as -o main.o main.S
aarch64-linux-gnu-ld -o main.out main.o
qemu-aarch64 main.out 

并输出预期结果：

hello syscall v8

您甚至可以运行针对C标准库编译的ARM程序，然后GDB逐步调试该程序！请参见以下具体示例：如何在QEMU的GDB中单步执行ARM组装？

由于我们正在谈论二进制转换，因此我们还可以启用一些日志记录以查看QEMU正在执行的确切转换：

qemu-aarch64 -d in_asm,out_asm main.out

这里：

• in_asm 指ARM来宾输入程序集
• out_asm 指的是X86主机生成的可运行的程序集

输出包含：

----------------
IN: 
0x0000000000400078:  d2800020      mov x0, #0x1
0x000000000040007c:  100000e1      adr x1, #+0x1c (addr 0x400098)
0x0000000000400080:  58000182      ldr x2, pc+48 (addr 0x4000b0)
0x0000000000400084:  d2800808      mov x8, #0x40
0x0000000000400088:  d4000001      svc #0x0

OUT: [size=105]
0x5578d016b428:  mov    -0x8(%r14),%ebp
0x5578d016b42c:  test   %ebp,%ebp
0x5578d016b42e:  jne    0x5578d016b482
0x5578d016b434:  mov    $0x1,%ebp
0x5578d016b439:  mov    %rbp,0x40(%r14)
0x5578d016b43d:  mov    $0x400098,%ebp
0x5578d016b442:  mov    %rbp,0x48(%r14)
0x5578d016b446:  mov    $0x4000b0,%ebp
0x5578d016b44b:  mov    0x0(%rbp),%rbp
0x5578d016b44f:  mov    %rbp,0x50(%r14)
0x5578d016b453:  mov    $0x40,%ebp
0x5578d016b458:  mov    %rbp,0x80(%r14)
0x5578d016b45f:  mov    $0x40008c,%ebp
0x5578d016b464:  mov    %rbp,0x140(%r14)
0x5578d016b46b:  mov    %r14,%rdi
0x5578d016b46e:  mov    $0x2,%esi
0x5578d016b473:  mov    $0x56000000,%edx
0x5578d016b478:  mov    $0x1,%ecx
0x5578d016b47d:  callq  0x5578cfdfe130
0x5578d016b482:  mov    $0x7f8af0565013,%rax
0x5578d016b48c:  jmpq   0x5578d016b416 

因此，在本IN节中，我们看到了手写的ARM汇编代码，在本OUT节中，我们看到了生成的x86汇编。

在Ubuntu 16.04 amd64，QEMU 2.5.0，binutils 2.26.1中进行了测试。

QEMU完整系统仿真

但是，当您在QEMU中启动Android时，它当然不是在运行用户级二进制文件，而是在进行完整的系统仿真，在其中运行实际的Linux内核和仿真中的所有设备。

完整的系统仿真更准确，但速度稍慢，您需要为QEMU提供内核和磁盘映像。

要尝试该方法，请查看以下设置：

• 从源代码构建AOSP并在QEMU上运行：如何编译Android AOSP内核并使用Android仿真器对其进行测试？
• 使用Buildroot构建一个最小的漂亮Linux系统并使用QEMU运行它：如何下载Torvalds Linux Kernel母版，（重新）编译它，并使用QEMU引导它？
• 在QEMU上构建并运行裸金属代码：https : //github.com/cirosantilli/linux-kernel-module-cheat/tree/79b35fb395f9f7f7621609186931408fe2f79881#baremetal-setup-getting-started

虚拟机

如果您在QEMU上运行Android X86，您会注意到它的速度要快得多。

原因是QEMU使用KVM，这是一种Linux内核功能，可以直接在主机上运行来宾指令！

如果您碰巧拥有一台功能强大的ARM机器（截至2019年很少见），则还可以更快地在具有KVM的ARM上运行ARM。

因此，如果您位于X86主机上，我建议您坚持使用AOSP的X86模拟，如以下所述：如何编译Android AOSP内核并使用Android Emulator对其进行测试？，除非您确实需要低水平接触。